Вплив забруднення кадмієм на гліальні клітини мозку: наслідки та біоіндикаційні можливості
Анотація
Кадмій (Cd) – важкий метал, який наразі присутній майже в усіх компонентах довкілля. Cd є повсюдним забруднювачем, що постійно надходить у навколишнє середовище з промислових та сільськогосподарських джерел, гірничодобувної промисловості, лісових пожеж тощо. Окремі професійні захворювання мають ускладнення, пов'язані з цитотоксичністю Cd. Незважаючи на тривале вивчення токсичних ефектів Cd, цитотоксичність низьких доз та хронічний вплив цього токсиканту на клітини нервової тканини залишаються нерозкритими. Результати визначення нейротоксичності Cd свідчать про порушення проникності гематоенцефалічного бар’єру, акумуляцію Cd у мозку та погіршення функціональної активності центральної нервової системи. Одними з найбільших клітинних мішеней для Cd у мозку є астроцити, які забезпечують живлення та функціональну активність нейронів, а також відновлення фізичних та метаболічних ушкоджень. Цитоскелет астроцитів побудований із гліального фібрилярного кислого білка (ГФКБ). ГФКБ бере участь у важливих функціях астроцитів і його стан відображає реактивність астроцитів. Молекулярні механізми нейротоксичного впливу Cd на гліальний цитоскелет залишаються невідомими. Для досліджень цитотоксичних механізмів різних сполук, включаючи важкі метали як клітинні моделі астроцитів, широко використовуються гліобластоми. Ураховуючи роль окисного стресу в клітинних ушкодженнях, а також реактивну відповідь гліальних клітин, у представленій роботі досліджено ефекти низьких доз Cd на показники окисного стресу та експресію ГФКБ і глюкозо-6-фосфат-дегідрогенази (Г6ФД) у клітинах лінії U373GM. Показано, що дози 2-10 μМ Cd індукували дозозалежне зростання реактивних сполук кисню та продуктів перекисного окиснення ліпідів. Ці самі дози інгібували експресію цитоскелетного маркера астроцитів ГФКБ і метаболічного маркеру утилізації глюкози Г6ФД. Отримані результати свідчать про виразний цитотоксичний ефект низьких доз Cd в астроцитарній клітинній моделі U373GM. До того ж астрогліальна цитотоксичність Cd може бути опосередкована окисними ушкодженнями, пригніченням експресії гліальних проміжних філаментів і розладом утилізації глюкози. Визначені параметри можуть бути багатообіцяльними біомаркерами токсичного впливу як для оцінки стану здоров’я людини, тварин, так і для визначення стану навколишнього середовища в цілому.Посилання
Acan N.L., Tezcan E.F. Inhibition kinetics of sheep brain glutathione reductase by cadmium ion. Biochemical and Molecular Medicine. 1995. 54.
P. 33-37.
Baydas G., Nedzvetskii V.S., Kirichenko S.V., Nerush P.A. Astrogliosis in the hippocampus and cortex and cognitive deficits in rats with streptozotocin-induced diabetes: effects of melatonin. Neurophysiology. 2008. 40 (2). P. 105-111.
Biomarker Technology Platforms for Cancer Diagnoses and Therapies. TriMark Publications, LLC, 2014.
Freeman M.R. Specification and Morphogenesis of Astrocytes. Science. 2010. 330. P. 774-778.
He W., Li Y., Tian J., Jiang N., Du B., Peng Y. Optimized mixture of As, Cd and Pb induce mitochondria-mediated apoptosis in C6-glioma via astroglial activation, inflammation and P38-MAPK. American Journal of Cancer Research. 2015. 5 (8). P. 2396-2408.
Keaney J., Campbell M. The dynamic blood–brain barrier. FEBS Journal. 2015. 282. P. 4067-4079.
Shekh K., Tang S., Niyogi S., Hecker M. Expression stability and selection of optimal reference genes for gene expression normalization in early life stage rainbow trout exposed to cadmium and copper. Aquatic Toxicology. 2017. 190. P. 217-227.
Shukla G.S., Hussain T., Srivastava R.S., Chandra S.V. Glutathione peroxidase and catalase in liver, kidney, testis and brain regions of rats following cadmium exposure and subsequent withdrawal. Industrial Health. 1989. 27. P. 59-69.
Гассо В.Я., Клименко О.Ю. Перекисне окиснення ліпідів у прудкої ящірки з екосистем різного ступеня антропогенної трансформації // Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Біологія. Медицина. 2011. 2, № 2. C. 128-134.
Гассо В.Я., Клименко О.Ю., Недзвецкий В.С. Состояние цитоскелетных молекулярных компонентов мозга прыткой ящерицы как биомаркер нарушений, индуцированных промышленным загрязнением // Екологія та ноосферологія. 2010. 21, № 3–4. С. 98-104.
Гассо В.Я., Клименко О.Ю., Сухаренко Е.В., Недзвецкий В.С. Оценка негативного эффекта загрязнения биогеоценозов с использованием нейроспецифического цитоскелетного белка прыткой ящерицы // Екологія та ноосферологія. 2012. 23, № 1–2. С. 58-66.
Переглядів анотації: 904 Завантажень PDF: 750